Фізики зменшили енергетичні апетити комп’ютерів в мільйон разів

Вчені з університету Берклі розробили і продемонстрували світові незвичайні «магнітні» чіпи, які витрачають на вчинення всіх елементарних операцій в мільйон разів менше енергії, ніж транзистори в сучасних напівпровідникових комп’ютерах, йдеться в статті, опублікованій в журналі Science Advances.

«Головною проблемою при розробці сучасних комп’ютерів, і, в принципі, всієї існуючої електроніки є енергоаппетіти цих пристроїв. Збільшення швидкості роботи транзисторів вимагає все більше і більше енергії. Чіпи стали настільки гарячими, що вони буквально плавляться під час роботи », – заявив Джеффрі Бокор (Jeffrey Bokor) з університету Каліфорнії в Берклі (США).

За словами бокорі, його команда намагалася зрозуміти, наскільки в принципі можливо знизити споживання мікроелектронних пристроїв, експериментуючи з альтернативами сучасним кремнієвим транзисторам.

Як пояснюють вчені, однією з найпривабливіших альтернатив подібного роду є магнітні біти, в яких роль нулів і одиниць грають не потоки електронів, а напрямок намагніченості у невеликих наночастинок. «Переворот» цього напрямку на протилежне вимагає відносно невеликого і фіксованої кількості енергії, і Бокор і його колеги припустили, що це дозволить помітно скоротити апетити і тепловиділення пристрою.

Результати експерименту перевершили їхні очікування – на запис і читання одного біта інформації їх чіп витрачав всього чотири зептоджоуля (10 в мінус 21 ступені джоуля). Подібне значення в мільйон разів менше, ніж то кількість енергії, яке витрачають сучасні комп’ютери на обробку одного біта.

Більш того, як показали виміри бокорі і його колег, воно відповідає так званому межі Ландауера – теоретично мінімальної кількості енергії (три зептоджоуля), яке будь-яка обчислювальна система повинна витрачати на маніпуляцію одним бітом даних незалежно від її технічної реалізації. Це означає, що даний чіп досяг максимально можливої ​​ефективності і що людство може створити набагато більш економічні комп’ютери, ніж чим ті, які існують сьогодні.

Як підкреслюють вчені, створений ним чіп поки далекий від практичних застосувань і не варто очікувати того, що надекономічні комп’ютери з’являться на прилавках магазинів завтра або через рік. Проте, його створення говорить про те, що їх розробка можлива і не є науковою фантастикою.

Ссылка на основную публикацию